Subsistemas del Motor

Tren de levas y sistemas de ignición. La mayoría de los subsistemas del motor se pueden desarrollar utilizando tecnologías diversas, y a medida que pasa el tiempo, avances pueden mejorar el funcionamiento del motor. Veremos todos los subsistemas que existen en los motores modernos, comenzando con el tren de levas.

El tren de levas conforma las válvulas de admisión y escape, y un mecanismo que las abre y cierra en el momento necesario. El sistema que cierra y abre las válvulas se llama árbol de levas. El árbol de levas tiene lóbulos con los que empuja las válvulas hacia abajo, y un resorte por válvula se encarga de hacer que la válvula vuelva a subir rápidamente cuando el árbol de levas ya no está empujándola.

La mayoría de los motores modernos tienen un árbol de levas superior. Esto significa que el árbol de levas está situado físicamente encima de las válvulas,  Las levas en el eje activan las válvulas directamente, o a través de un corto acople. En motores más viejos se utilizaban árboles de levas inferiores, ubicados en el colector de aceite, cerca del cigüeñal. Pequeños rodos conectaban las levas abajo a los activadores sobre las válvulas. Este método tiene más piezas móviles, y también causa retraso entre la activación de la leva y el movimiento de la válvula. Es debido a esto que ya no es muy utilizado. Una faja dentada o cadena de tiempo conecta el cigüeñal al árbol de levas, de modo que las válvulas estén sincronizadas con los pistones. El árbol de levas se conecta por medio de engranajes para dar vueltas a la mitad de la velocidad del cigüeñal.

Finalmente, muchos motores de alto rendimiento tienen cuatro válvulas por cilindro (dos para admisión, y dos para escape), y este arreglo requiere dos árboles de levas por grupo de cilindros, por lo que a veces escucharás el término “doble árbol de levas superior”

El sistema de ignición produce una carga eléctrica de alto voltaje y la transmite a las bujías del motor por medio de los cables de ignición. La carga primero fluye a un distribuidor, que puedes encontrar fácilmente debajo del capó de la mayoría de los carros. El distribuidor tiene un alambre en el centro, y cuatro, seis u ocho a su alrededor saliendo de él, dependiendo del número de cilindros que tenga el motor. Estos cables envían la carga a cada bujía. El mecanismo de repartición de la chispa está conectado mecánicamente al motor, para que solamente una bujía reciba chispa a la vez, justo en el momento en que la necesita.

Sistema de enfriamiento, uso del aire y sistema de Encendido

El sistema de enfriamiento en la mayoría de los carros lo conforman el radiador y la bomba de agua. La bomba obliga al agua a circular través de conductos dentro del motor, y alrededor de los cilindros, absorbiendo el calor debido a las explosiones dentro del motor, y lo hace pasar a través del radiador para enfriarlo de nuevo. En algunos carros (notablemente, los escarabajos de Volkswagen), así como también la mayoría de motocicletas y motores pequeños, el motor es refrigerado por aire. Se puede distinguir un motor refrigerado por aire viendo las aletas que tienen en la parte exterior, y que los ayuda a disipar el calor. El sistema de enfriamiento por aire disminuye la vida del motor, pero lo hace más liviano, y hace que el motor sea mucho más sencillo y económico.

Ahora ya sabes cómo los motores permanecen a temperatura razonable, a pesar de tener explosiones internas cientos de veces por segundo. ¿Pero por qué es tan importante la circulación del aire? La mayoría de los carros aspiran normalmente, lo que significa que el aire atraviesa un filtro de aire (para eliminar insectos, polvo, etc) y vá directamente a los cilindros, junto con el combustible. Sin embargo, los motores de alto rendimiento usualmente son turbocargados o supercargados, lo cual significa que el aire primero se comprime (para que quepa más aire y gasolina en el mismo espacio) para aumentar su rendimiento. La cantidad de compresión utilizada se le llama boost.El turbocargador utiliza una turbina pequeña unida al tubo de escape para aprovechar los gases calientes que salen del motor, y hacen girar una turbina de compresión en la corriente de aire que está ingresando. Un supercargador se une directamente al motor para hacer girar el compresor, sin necesidad de utilizar los gases de escape, lo cual también aumenta el rendimiento.

Talvez alguna vez te habrás preguntado, qué sucede exactamente cuando das vuelta a la llave del carro para que arranque? El sistema de arranque consiste en un motor eléctrico y un solenoide de ignición. Cuando le das vuelta a la llave del carro, el motor de arranque hace girar el motor para que comience el proceso de combustión. Este motor eléctrico debe ser bien fuerte, ya que el motor en ese momento está frío, y debe “pelear” contra todos estos factores:

  • Fricción interna de los anillos de los pistones dentro de los cilindros
  • La presión de los cilindros que se encuentren en la fase de compresión
  • La energía requerida para abrir y cerrar las válvulas con el árbol de levas
  • Todas las “otras” cosas unidas directamente al motor, como la bomba de agua, la bomba de aceite, el alternador, etc.

Se necesitan cientos de amperios para lograr arrancar un motor, ya que el voltaje de la batería es baja (usualmente 12 voltios), y tiene que lograr mover muchas cosas internamente. Ahí es donde entra el solenoide de arranque. Este no es más que un interruptor electrónico de gran capacidad, que puede aguantar toda esa corriente eléctrica. Cuando se le dá vuelta a la llave de arranque, esta activa el solenoide para accionar el motor.

Una vez el motor ya está funcionando por sí solo, ya no necesita el motor de arranque, por lo que existe un mecanismo similar a un embrague (o clutch), que desconecta automáticamente el motor de arranque del motor principal del carro, cuando este último ya ha logrado una velocidad mínima. Esto también protege al motor de arranque, ya que podría dañarse si es obligado a dar vueltas demasiado rápido por el motor principal.

A continuación , veremos los subsistemas del motor que se hacen cargo de lo que entra (aceite y combustible) y de lo que sale (gases de escape).

Lubricación del motor, combustible, gases de escape y sistemas eléctricos

Talvez lo que más nos preocupa de un carro en un momento determinado, es si tiene gasolina o no. Cómo llega el combustible del tanque hasta los cilindros? El sistema de carburación del motor bombea el combustible desde el tanque de gasolina, lo mezcla con aire en la proporción apropiada, y lo lleva hasta los cilindros. El combustible puede llegar de tres maneras comunes: carburación, inyección por puerto e inyección directa.

* En la carburación, un dispositivo llamado carburador mezcla el combustible con el aire que ingresa en el motor. Este se utilizaba principalmente en motores de carro antiguos, pero ya no es utilizado ahora normalmente.

* En un motor de inyección, se inyecta la cantidad apropiada de combustible en cada cilindro, justo antes de la válvula de admisión (inyección por puerto) o directamente en el cilindro (inyección directa).

El aceite también juega una parte importante dentro del motor. El sistema de lubricación se asegura que cada pieza móvil en el motor tenga el aceite necesario, para que pueda moverse fácilmente. Las dos piezas principales que necesitan aceite son los pistones, para que puedan deslizarse fácilmente dentro los cilindros, y cualquier cojinete que permita que el cigüeñal y los árboles de levas giren libremente. En la mayoría de los carros, el aceite es succionado desde la aceitera por la bomba del aceite, lo pasan a través de un filtro para remover impurezas, y se arroja con chorros de alta presión sobre los cojinetes y las paredes del cilindro

11 Responses to "Subsistemas del Motor"

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